耐火材料工艺学概念
耐火材料简介
耐火材料一、基本概念耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。
根据耐火度，有阻火级(1000～158 0℃)、普通级(1580～1770℃)、高级(1770～2000℃)、特级(2000℃以上)四个等级之分。
大部分耐火材料是以多种天然矿石粉料及粒料的混合物为原料生产的，某些耐火材料各种组分的结合要借助外加的结合剂(即大多数工业部门所称的黏结剂)。
结合剂的种类很多，高性能酚醛树脂就是一种性能优良、应用广泛的新型结合剂。
耐火材料是用作高温窑、炉等热工设备的结构材料，也可用作高温容器和部件的材料。
所以在冶金、硅酸盐、化工、石油、动力、机械制造等工业部门都离不开耐火材料，其中冶金工业消耗耐火材料的比例最高，约占总消耗量的60%～70%，每吨产品消耗耐火材料量约18～25kg。
钢铁工业是冶金工业的主要部门，所以也就自然是耐火材料应用的主要领域。
在钢铁工业的各个工序的设备中都离不开耐火材料，从炼铁的高炉、炼钢的转炉到转运钢水的钢包、中间包等整体设备的内衬砖到各局部结构，如钢包、中间包的出口滑板、各种水口等都离不开耐火材料。
耐火材料的分类方法有许多，按化学矿物组成和按外观的分类概况分别参见表9-1及表9-2。
这些分类应遵从ISO1109。
表9-1 耐火材料的化学矿物组成分类不定形耐火材料是由合理级配的粒状和粉状与结合剂共同混合组成的一类混合料，它无规定的外形和状态，通常根据使用需要而分别制成浆状、泥膏状或松散状，故称作散状耐火材料，其不经成型和烧成而直接使用，主要用于构筑成无接缝的整体构筑物、耐火砖成设备内衬的填缝及修补、高温炉出口堵塞用的泥料(炮泥)等。
不定形耐火材料多根据施工工艺类别而分类，由于施工工艺的差异，他们在组成、物料特性(状态、流动性、可塑性等)、应用领域等方面有所不同。
表9-4列出不定形耐火材料按施工工艺特点的分类及主要特征。
表9-4 不定形耐火材料的类别及主要特征。
耐火材料总结
一、材料的根本概念材料-----是指人类用来制作有用物件的物质；材料是人类生存和开展的物质根底，是人类社会文明的重要支柱。
二、耐火材料的根本概念1、耐火材料的定义传统的定义：耐火度不小于1580℃的无机非金属材料；ISO的定义：耐火度不小于1500℃的非金属材料及制品；2、存在的问题和今后的开展钢铁工业的竞争日趋剧烈，耐火材料生产厂家面临更大的本钱压力；干净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以外，还要求对钢水无污染；中国耐火材料企业的研发力量有待加强。
不能仅仅作为一个加工基地；应注意可持续开展战略。
如：矿山的管理、耐火材料的回收利用、环境友好耐火材料的使用；存在的差距：1、通常用耐火材料综合消耗指标，来衡量一个国家的钢铁工业与耐火材料的开展水平。
2、耐火材料生产装备落后，新技术推广慢3、原料不精，高纯原料的生产有困难。
我国开展耐火材料工业的优势：有丰富的耐火材料原料资源—高铝矾土、菱镁石和石墨等。
有相当大的耐火材料生产能力。
有优秀的耐火材料专业的生产、科研、设计、管理和教学的科技人员。
今后开展的方向：原料方面：开展优质耐火材料原料高纯〔天然原料选矿，人工合成〕；高密度〔高温煅烧〕。
品种方面：多品种化高温、超高温直接结合、再结合碱性耐火砖和高档高铝制品；连铸用耐火材料；节能耐火材料。
3、我国是耐火材料大国，但不是耐火材料强国!!◇我国是钢铁生产大国，也是耐火材料需求大国。
全国仅冶金企业年耗耐火材料价值就达300多亿元◇耐火材料资源消耗大◇耐火材料能源消耗大◇耐火材料污染大加强耐火材料应用根底研究〔体系〕→Al2O3-SiO2系耐火材料→碳复合耐火材料→碱性耐火材料→非氧化物耐火材料2、耐火材料的分类1、从外观来分类定型耐火制品〔包括标型砖、普型砖、异型砖、特异型砖、坩埚、管、器皿及其它形状复杂的制品等〕；不定型耐火材料〔包括浇注料、捣打料、喷涂料、可塑料等〕；耐火泥浆等；2、按化学矿物组成分类硅质制品；硅酸铝质制品；镁质制品；白云石质制品；橄榄石质制品；锆质制品；尖晶石质制品；碳质制品；特殊耐火材料等〔1〕硅质耐火材料：含SiO2在90%以上的材料通常称为硅质耐火材料，主要包括硅砖及熔融石英制品。
耐火材料工艺学培训
耐火材料工艺学培训耐火材料工艺学培训是为了教授学员有关耐火材料的制备和加工工艺的一门培训课程。
耐火材料是一种能够在高温环境下保持其物理和化学性质的材料，具有重要的应用价值。
例如，耐火材料广泛应用于冶金、化工、电力等行业，用于制造高温容器、管道、炉子和隔热材料等。
在耐火材料工艺学培训中，学员首先会学习耐火材料的基本特性和分类。
耐火材料通常由多种无机材料的混合体制备而成，其组成和结构决定了其性能和用途。
了解不同种类的耐火材料有助于学员选择适合特定应用的材料。
然后，学员会学习耐火材料的制备工艺。
制备耐火材料的常见方法包括干法和湿法。
干法制备将粉末材料通过干法混合、成型和烧结等工序制备成块状材料，而湿法制备则通过粉末材料与溶液反应、沉淀和烘干等工序得到所需的耐火材料。
接下来，学员会学习耐火材料的加工工艺。
耐火材料制备成块后，还需要进行切割、研磨和加工成各种形状以满足实际应用需要。
学员将学习到不同的加工方法，如冲压、铸造和车削等，以及加工过程中需要注意的事项，如温度控制、刀具选择和表面处理等。
此外，学员还会学习有关耐火材料的性能测试和质量控制。
耐火材料的性能测试可以通过物理性质测试、化学分析和微观结构观察等方法进行。
质量控制则包括原材料的选择和检验、生产过程的监控和产品的质量评估等，以确保生产出符合要求的耐火材料。
耐火材料工艺学培训的目的是培养学员具备制备和加工耐火材料的技能和知识，以应对不同应用领域的需求。
通过培训，学员将能够理解耐火材料的特性和分类，掌握制备和加工的基本工艺，并能够进行性能测试和质量控制。
这将为学员提供广阔的职业发展机会，并为相关行业提供优质的耐火材料产品。
在耐火材料工艺学培训的过程中，学员还将学习到一些实际应用中常见的耐火材料制备和加工案例。
例如，学员将了解到如何制备高铝砖、硅砖、镁砖等常用的耐火材料。
高铝砖是一种以高含铝原料为主要成分的耐火材料，具有优异的耐火性能和耐磨性能，广泛应用于高温窑炉和冶金工艺中。
耐火材料工艺学(PPT 39页)
（4） “碳”与“炭”的区别
002
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三维结构
“碳”是一种元素，符号为C。 “炭” 是碳，且以无定形碳为主
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的人造物质(artifact, non-natural )。 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
炭的化学成分主要是碳，且其中
Al2O3-SiC-C Al2O3-SiC-C Al2O3-SiC-C
高炉出铁口用
Al2O3-SiC-C炮泥 Al2O3-SiC-C铁沟浇注料
高炉出铁口组成 渣沟
主沟
沟盖 出铁口
铁沟 摆动流槽
Al2O3-SiC-C质炮泥 高炉出铁口
Ironmaking——torpedo ladle（鱼雷罐）
炼铁——鱼雷罐(运送铁水、铁水预处理脱P,S)
与炉渣亲和性润湿性好、脆性材料、热导率小
抗渣性与热震稳定性差
铁水的预处理 顶吹、顶底复吹、超高功率电炉 炉外精炼、连铸比的不断提高。 要求耐火材料使用寿命(service life)要高。
新的冶炼技术的需要
上个世纪80年代初至80年代末的二伊战争 石油危机
重油紧缺----如何节能降耗？ 能源危机的需要
➢ 考虑材料的致密度。满足前述条件下，尽量选择体积 密度小的材料，以减少蓄热增强体温。
➢ 在用作电炉内衬时，还需考虑其导电性。 耐火材料的性能必须要满足生产要求，在此基础上， 考虑其经济要求，尽量使生产成本最低。
4.1 碳复合耐火材料发展概况(背景、历程和地位) （1）背景
传氧统化耐物火为材主料：MgO、Al2O3 、MA、A3S2…… 特点：离子晶体、熔点高、储量丰富
耐火材料工艺学
耐火材料工艺学耐火材料是一种能够在高温环境下保持其结构和性能稳定的材料，广泛应用于冶金、建材、化工等行业。
耐火材料工艺学是研究耐火材料的制备工艺、性能及其应用的学科，对于提高耐火材料的性能和降低生产成本具有重要意义。
首先，耐火材料的制备工艺是耐火材料工艺学的核心内容之一。
耐火材料的制备工艺包括原料的选择、配比设计、成型工艺、烧结工艺等环节。
在原料的选择方面，需要考虑原料的化学成分、颗粒度和热性能等因素，以确保耐火材料具有良好的耐高温性能和抗侵蚀能力。
配比设计是制备工艺的关键环节，合理的配比可以保证耐火材料具有良好的物理和化学性能。
成型工艺包括干法成型和湿法成型两种方式，选择合适的成型工艺可以提高耐火材料的成型质量和生产效率。
烧结工艺是指将成型后的原料在高温条件下进行烧结，使其形成致密的结构和优良的性能。
因此，制备工艺的优化对于提高耐火材料的性能至关重要。
其次，耐火材料的性能是耐火材料工艺学研究的重点之一。
耐火材料的性能包括物理性能、化学性能和耐火性能等多个方面。
物理性能包括耐火材料的抗压强度、抗折强度、热膨胀系数等指标，直接影响着耐火材料在高温环境下的使用寿命和稳定性。
化学性能包括耐火材料的化学稳定性、抗侵蚀能力等指标，对于耐火材料在酸碱腐蚀环境下的应用具有重要意义。
耐火性能是指耐火材料在高温条件下的抗热震性能和抗渣能力，是评价耐火材料性能优劣的重要标准。
因此，研究耐火材料的性能，可以为其在各个领域的应用提供可靠的技术支撑。
最后，耐火材料的应用是耐火材料工艺学研究的重要方向之一。
耐火材料广泛应用于冶金、建材、化工等行业，如高炉炉缸、转炉炉衬、玻璃窑炉衬等。
在不同的应用场景下，对耐火材料的性能和工艺要求也不同，因此需要针对不同的应用领域进行研究和开发。
通过对耐火材料应用的研究，可以为各个行业提供更加优质、高性能的耐火材料产品，推动行业的发展和进步。
综上所述，耐火材料工艺学是一个综合性学科，涉及材料科学、化学工程、冶金工程等多个学科领域。
耐火材料工艺学不定形耐火材料
3、聚合结合：借助于催化剂或交联剂，使结合剂发生缩 聚形成网络状结构而产生结合强度。如：甲阶酚醛树脂加 酸作催化剂或加热时可产生如下缩聚反应而产生较好的结 合强度。
4、陶瓷结合：指低温烧结结合，即在散状耐火材 料中加入可降低烧结温度的助剂或金属粉末，以大 大降低液湘出现温度，促进低温下固－液反应而产 生低温烧结结合。
另一方面，微粉过少，尚有孔隙未被填充， 试样致密度不高。
第二节 不定形耐火材料用外加剂
一、定义 用以改善不定形耐火材料性能的物质Байду номын сангаас如施工
性能、使用性能等，为组成总量的万分之几到百分 之几。
二、分类
1、减水剂：保持浇注料流动值基本不变的条件 下，可显著降低拌和用水量的物质。
作用机理：不与材料反应，只起表面物理化学 作用。溶于水后能吸附在粒子表面上，提高粒子表 面的ζ电位，增加粒子间斥力，释放出由微粒子组 成的凝聚结构中包裹的游离水。保持浇注料流变性 （作业性）的条件下，能使单位用水量减少，满足 作业需要。
CAH10和C2AH8为亚稳相，经过一段时间加热后， 会逐渐转化为稳定的C3AH6(立方晶，粒状晶体， 晶体间结合能力差)。
强度比较：CAH10 >C2AH8 >C3AH6
二、水玻璃
水 玻 璃 是 由 正 硅 酸 钠 ( 2 N a 2 O ·S i O 2 ) 、 偏 硅 酸 钠 (Na2O·SiO2)、二硅酸钠(Na2O·2SiO2)和胶体SiO2组 成的胶体溶胶，一般化学式为Na2O·nSiO2·xH2O， 模数n＝SiO2/Na2O。其硬化有两种方式，干燥或加 促凝剂。
三、结合剂的分类
1、按化学性质分类：有机和无机结合剂；
无机结合剂： 1)硅酸盐类 2)铝酸盐类 3)磷酸盐类 4)硫酸盐类 5)氯化物类 6) 溶胶类
精品课件-耐火材料生产基本工艺原理
混练时的加料顺序： 通常先加入粗颗粒料，然后加水或泥浆、纸浆废液，混合1～2min后，再 加细粉。 若粗细颗粒同时加入，易出现细粉集中成小泥团及“白料”。
坯料的塑化处理可采用困料（陈腐）
困料中的水化反应，有时能产生胶体物质 例如含CaO偏高的镁质坯料在困料时发生下述化学反应：
MgO+H2O →Mg(OH)2 CaO十H2O→ Ca(OH)2 生成物呈胶体性质，提高坯料的结合性和可塑性，降低体积效应的危害性。
则：5－3 18.5%；3－1 29%；1－0 17.5%
七、配料 1、配料的组成 包括按规定比例配合的各种原料和同一原料的各不同颗粒组 成的粉料。 (1) 配料的化学组成必须能满足制品的要求，并且应比制品指标要求高些。 (2) 在配料中应含有结合成分，使坯料具有足够的结合性。 (3)原料中含有水分和灼减成分时，原料、配料和制品的化学组成之间应进行换 算。
●助磨剂
一、选矿与提纯
选矿：利用多种矿物的物理和化学性质的差别，将矿物集合体的原矿粉碎，并分离 出多种矿物。 提纯：利用一系列化学及物理化学反应，矿物富集的过程。
选矿方法：机械法、物理-化学法、纯化学法、电气法等。
二、原料的煅烧
原料煅烧时产生一系列物理化学反应，能改善制品的成分及其组织结 构，保证制品的体积稳定及其外形尺寸的准确性，提高制品性能。
矽肺病。
五、助磨剂 助磨剂在粉磨过程中，吸附在物料颗粒表面，使物料表面自由能和晶格畸变 程度减小，促使颗粒软化，另外，助磨剂的吸附可平衡颗粒表面上因粉碎而 产生的不饱和价键，防止颗粒重新聚结。
水是一种最简单的助磨剂，适量水可助磨又可防尘。
第二节 坯料的制备 耐火材料制品几乎都是由粉料颗粒经加工制备而成，所涉及的颗粒，通常是指 毫米至微米级的颗粒。 一、颗粒的几何学性质 1、粉体颗粒的构造 一次颗粒 ；二次颗粒或团聚体。 废旧制品重新利用
耐火材料的基本知识
耐火材料的基本知识目录一、耐火材料的定义与分类 (2)1.1 耐火材料的定义 (3)1.2 耐火材料的分类 (3)1.2.1 根据化学成分分类 (4)1.2.2 根据耐火度分类 (5)1.2.3 根据使用温度分类 (6)1.2.4 根据材质分类 (7)二、耐火材料的物理化学性质 (8)2.1 耐火材料的物理性质 (9)2.2 耐火材料的化学性质 (10)2.2.1 化学稳定性 (11)2.2.2 抗氧化性 (12)2.2.3 耐酸性 (13)三、耐火材料的应用领域 (15)3.1 建筑材料 (16)3.2 陶瓷与玻璃工业 (17)3.3 冶金工业 (18)3.4 耐火材料在环保和节能方面的应用 (20)四、耐火材料的制备与加工 (21)4.1 原料的选择与处理 (22)4.2 炼制过程 (23)4.3 成型方法 (24)4.4 后处理与检验 (26)五、耐火材料的性能评估与测试 (27)5.1 性能评估方法 (28)5.2 主要性能测试方法 (30)5.2.1 化学分析 (31)5.2.3 工艺性能测试 (33)六、耐火材料的选用与优化 (34)6.1 选用原则 (36)6.2 优化策略 (36)七、耐火材料的发展趋势与挑战 (38)7.1 发展趋势 (40)7.2 面临的挑战 (41)一、耐火材料的定义与分类耐火材料是一种在高温环境下能够保持其物理性质和化学性质稳定的材料。
它们广泛应用于冶金、陶瓷、石油化工等领域，为各种高温设备或工艺过程提供必要的结构支撑和保护。
基于其特殊的性质和应用，耐火材料在工业领域中的重要性不言而喻。
粘土质耐火材料：以粘土为主要原料，具有良好的可塑性、耐火度和化学稳定性，广泛应用于高炉、热风炉等冶金设备中。
硅质耐火材料：以硅石为原料，具有优异的耐高温性能、抗渣性和耐腐蚀性，常用于炼钢炉等高温设备的内衬材料。
高铝质耐火材料：以高铝矾土或工业氧化铝为原料，具有优良的抗侵蚀性和高温机械强度，常用于玻璃熔窑等高温设备的结构材料。
耐火材料
镁铝砖（高方镁石——镁铝尖晶石砖） 主要理化指标
镁铝尖晶石砖
■ 原料及工艺：镁铝尖晶石砖采用高纯 度镁砂和合成的镁铝尖晶石砂为主要原料， 主晶相为方镁石和尖晶石。 ■ 特性：高温性能好，热震稳定性高， 抗渣性能强。 ■ 应用：使用于水泥回转窑、玻璃窑格 子体、石灰窑及耐火材料窑炉中温度变化大 的部位等。
高铝砖理化指标
低蠕变高铝砖
低蠕变高铝砖：采用高温煅特级矾土、 添加蠕变率小的高温材料，经高压成型和高 温烧成。具有强度高、蠕变率低、使用温度 高等特点。广泛应用于高温炉、热风炉膛内 衬、格子砖等部位。
低蠕变高铝砖理化指标
镁质砖
镁质砖
■ 原料及工艺： 氧化镁含量在90%以上、以 方镁石为主晶相的碱性耐火材料。 一般可分为烧结镁砖（又称烧成镁砖）和化学 结合镁砖（又称不烧镁砖）两大类。纯度和烧成温 度高的镁砖，由于方镁石晶粒直接接触，称为直接 结合镁砖；用电熔镁砂为原料制成的砖称为电熔再 结合镁砖。 烧结镁砖以制砖镁砖为原料，经粉碎、配料、 混练、成型后，在1550～1600℃的高温下烧成， 高纯制品的烧成温度在1750℃以上。不浇镁砖是在 镁砂中加入适当的化学结合剂，经混炼、成型、干 燥而制成。
粘土砖
粘土砖
粘土砖是指Al2O3含量为30%~40%硅酸铝材料 的粘土质制品。粘土砖是用50%的软质粘土和50% 硬质粘土熟料，按一定的粒度要求进行配料，经成 型、干燥后，在1300~1400℃的高温下烧成。粘土 砖的矿物组成主要是高岭石（Al2O3· 2SiO2· 2H2O） 和6%~7%的杂质（钾、钠、钙、钛、铁的氧化物）。 粘土砖的烧成过程，主要是高岭石不断失水分解生 成莫来石（3Al2O3· 2SiO2）结晶的过程。粘土砖中 的SiO2和Al2O3在烧成过程中与杂质形成共晶低熔点 的硅酸盐，包围在莫来石结晶周围。 粘土砖属于弱酸性耐火制品，能抵抗酸性熔渣 和酸性气体的侵蚀，对碱性物质的抵抗能力稍差。 粘土砖的热性能好，耐急冷急热。
耐火材料工艺学讲义
陶瓷结合
直接结合
1.3耐火材料的常温物理性质
⑴气孔率
耐火材料（或耐火制品）中气孔体积与总体积之比称为气孔率。耐火材料中 的气孔可分为三类：开口气孔（显气孔）、贯通气孔、封闭气孔。
气孔产生的原因：
1）原料中的气孔（原料没有烧好）； 2）制品成型时，颗粒间的气孔；
2002年、2004年和2006年，中国粗钢产量分别为：1.8、 2.8和4.1亿吨；2007年在4.9亿吨左右。
另外，水泥工业的快速发展，也带动了耐火材料用量的大 幅度增加。
2003年突破7亿吨，2006年，12.2亿吨，2007年突破13.5亿吨
1994～2004年钢产量与耐火材料单耗
钢产量 吨钢耐材消 耐火材料 镁质材料比 吨钢镁质耐 镁质耐材
0.87
143.6
0.85
147.1
0.83
149.4
0.80
156.0
0.79
158.0
中国耐火材料的发展历程
手工制品— 普通耐火材料制品— “三高”耐火材料制品— 不定形耐 火材料，碳复合耐火材料— 功能化耐火材料
存在的问题和今后的发展
钢铁工业的竞争日趋激烈，耐火材料生产厂家面临更大的成本压力； 洁净钢的生产对耐火材料提出了更高的要求，除了要求长寿以外，还
年份 （亿t） 耗（kg/t） 用量（万t） 例（%）
材消耗 用量（万t）
（Kg/t）
1994 7.25
21.60
1566.2
25.0
5.40
391.6
1995 7.52
20.90
1572.3
25.5
5.33
400.9
1996 7.50
20.20
耐火材料工艺学概念
1、解释概念：气孔率和体积密度，化学组成和矿物组成，主成分和杂质，主晶相和基质。
气孔率:耐火材料中气孔体积与总体积之比称为气孔率。
即是材料中含有气孔的多少。
单位表观体积占有的质量称为体积密度矿物组成：化学成分在材料中存在的结合状态主成分是指在耐火材料中对材料的性质起决定作用并构成耐火基体（含量高）的成分。
那些能与主成分相互作用，使其耐火性能降低的氧化物或化合物，通常称为熔剂的杂质。
主晶相是指构成耐火制品结构的主体而且熔点较高的结晶相。
填充于主晶相（次晶相）之间的不同成分的细微结晶矿物和玻璃相统称为基质。
2、耐火材料的热膨胀系数和高温体积稳定性有什么关系？各自影响因素有哪些？3、耐火材料的导热系数和导温系数有什么关系？各自影响因素有哪些？4、什么是耐火度？与纯物质熔点有何区别？耐火材料在无荷重条件下，抵抗高温作用而不熔化的性质称为耐火度耐火度与纯物质的熔点有严格的区别：熔点是纯物质固液平衡共存的温度，是一个固定的温度。
耐火材料一般是由多种矿物组成的多相固体混合物，没有固定的熔点。
其熔融是在一定温度范围内进行的，即只有固定的开始出现液相的温度，和固定的完全熔融的温度，在这个温度范围内，液相与固相同时存在。
一般材料的耐火度都低于相应纯物质的熔点。
5、何谓常温耐压强度？耐火材料一般不因为常温耐压强度不够而破坏，为什么还要测其常温耐压强度？耐火材料的耐压强度包括常温耐压强度和高温耐压强度，分别是指常温和高温条件下，耐火材料单位面积上所能承受的最大压力常温耐压强度的意义:1、可以间接反映工艺制度的合理性。
耐压强度表明制品的成型坯料加工质量、成型坯体结构的均一性及砖体烧结情况良好。
因此，常温耐压强度也是检验现行工艺状况和制品均一性的可靠指标。
2、可以间接的反映出其他性质的优劣，如耐磨性，不烧制品的结合强度等。
3、测定方便是判断耐火材料质量的常规检验指标。
6、何谓耐火材料的弹性模量，有哪些影响因素，有何使用意义？材料在其弹性范围内，在外力σ（应力）的作用下，产生变形ε（应变），当荷载去除后，材料仍恢复原来的形状和尺寸，此时应力和应变的比值称为弹性模量影响因素分析1、化学矿物组成，晶体的化学键类型、缺陷2、组织结构与各相间的结合强度3、温度的影响多晶材料，随温度升高而下降含有玻璃相的材料，一定温度范围内，随温度升高而增大，但温度超过一定范围后，由于基质软化而转为下降，即有一最大值，据此可以判断材料基质开始软化和液相形成的温度范围。
耐火材料基本知识
第一章耐火材料基本知识1．什么是耐火材料耐火材料一般是指耐火度在1580℃以上的无机非金属材料;它包括天然矿石及按照一定的目的要求经过一定的工艺制成的各种产品;具有一定的高温力学性能、良好的体积稳定性,是各种高温设备必需的材料;2．耐火材料是怎样分类的耐火材料的分类方法有很多;但主要的有按化学成分划分：可以分为酸性、碱性和中性；按耐火度划分：可以分为普通耐火材料1580—1770~C、高级耐火材料1770—2000℃、特级耐火材料2000~C以上和超级耐火材料大于3000~C四大类；按加工制造工艺划分：可分为烧成制品、熔铸制品、不烧制品；按用途划分：可分为高炉用、平炉用、转炉用、连铸用、玻璃窑用、水泥窑用耐火材料等；按外观划分：可分为耐火制品、耐火泥、不定形耐火材料；按形状和尺寸划分可分为：标型、普型、异型、特型和超特型制品；按成型工艺划分：可分为天然岩石切锯、泥浆浇注、可塑成型、半干成型和振动、捣打、熔铸成型等制品；按化学一矿物组成划分：可分为硅酸铝质粘土砖、高铝砖、半硅砖、硅质硅砖、熔融石英烧制品、镁质镁砖、镁铝砖、镁铬砖；碳质碳砖、石墨砖、白云石质、锆英石质、特殊耐火材料制品高纯氧化物制品、难熔化合物制品和高温复合材料;5．经常使用的耐火材料有哪些耐火材料一般使用在冶金、玻璃、水泥、陶瓷、机械热加工、石油化工、动力和国防等工业部门;经常使用的普通耐火材料有硅砖、半硅砖、粘土砖、高铝砖、镁砖等; ·经常使用的特殊耐火材料有AZS砖、刚玉砖、直接结合镁铬砖、碳化硅砖、氮化硅结合碳化硅砖,氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料；氧化钙、氧化铬、氧化铝、氧化镁、氧化铍等耐火材料;经常使用的隔热耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、绝热板等;经常使用的不定形耐火材料有补炉料、耐火捣打料、耐火浇注料、耐火可塑料、耐火泥、耐火喷补料、耐火投射料、耐火涂料、轻质耐火浇注料、炮泥等;6．制造普通耐火材料的工艺是什么制造普通耐火材料的生产工艺一般包括原料的煅烧、原料的拣选、破粉碎,配料、混合、困料、成型、干燥、烧成等工序;但目前的耐火材料厂往往是购进煅烧好的熟料,所以原料的煅烧已不再是普通耐火材料生产厂考虑的问题;7．耐火材料应该具备什么条件耐火材料应具有高的耐火度、良好的荷重软化温度、高温体积稳定性、热震稳定性及良好的抗渣性;此外,还要求耐火材料具有一定的耐磨性;对于耐火制品,除上述要求外,还要求其外形规整,尺寸准确;对某些特殊领域使用的耐火材料,还要求其具有一些特殊性能,如透气性、导热性、导电性和硬度等;但到目前为止,还没有能同时满足上述所有性能要求的耐火材料,因此在使用耐火材料时,要根据使用条件来选择;8．什么叫酸性耐火材料酸性耐火材料通常指SiO2含量大于93％的耐火材料,它的主要特点是在高温下能抵抗酸性渣的侵蚀,但易于与碱性熔渣起反应;酸性耐火材料主要有石英玻璃制品,熔融石英再结合制品,硅砖及不定形硅质耐火材料;半硅质耐火材料一般也归于此类;至于粘土质耐火材料,也有将其划归此类,称之为半酸性或弱酸性耐火材料的;还有将锆英石质耐火材料和碳化硅质耐火材料作特殊酸性耐火材料也划归此类的;9．什么叫碱性耐火材料碱性耐火材料一般指以氧化镁或氧化镁和氧化钙为主要成分的耐火材料;这类耐火材料的耐火度都较高,抵抗碱性渣的能力强;碱性耐火材料主要用于碱性炼钢炉及有色金属冶炼炉,水泥工业也常常使用该类材料;其主要产品有镁质、镁铬质、镁橄榄石质、镁铝质、白云石质和石灰质等耐火材料;其中镁质、白云石质和石灰石质属强碱性,铬镁质和镁铬质、镁橄榄石质和尖晶石质属弱碱性;10．什么叫硅酸铝质耐火材料硅酸铝质耐火材料是指以SiO2—A12O3为主要成分的耐火材料,按其Al2O3含量的多少可以分为半硅质A12O315—30％,粘土质A12O330—48％,高铝质A1203大于48％三类;这三类材料一般以叶蜡石、硅质粘土、耐火粘土和高铝矾土为主要原料, 其产品品种多,使用范围广,在耐火材料生产中占有较大的比重;第三章原料的加工及防尘第一节原料加工的一般概念及加工用设备124．什么叫原料加2127原料加工包括哪些工序原料加工就是将进到工厂的各种形状和尺寸的原料包括生矿石和熟料加工成所需的粒度,并剔除混入原料中的杂质以供制备砖坯使用;原料加工包括：原料拣选、破碎、粉碎、细磨和筛分; 125．进厂原料为什么要进行拣选对进厂原料进行拣选的目的主要有两个：1选出夹杂在原料中的杂物、欠烧料、未烧尽的燃料以及熔瘤块等；2根据原料的外观特征进行分级堆放,以便于管理和使用;126．什么是破粉碎其目的是什么用机械方法或其他方法对大块原料施以外力,使之碎裂成小块或细粉的过程叫原料的破粉碎;通常采用二级或三级破粉碎;即破碎——物料块度从250—300mm破碎到40—50mm；粉碎——物料块度从40—50mm粉碎至4—5mm；细磨——物料粒度从4—5mm细磨至小于0．088mm;破粉碎的目的在于将块状原料制备成具有一定颗粒组成的颗粒料和细粉,以便使不同组成的粉料配制及混合均匀；增加原料的比表面积,提高其物理化学反应的速度;127．影响破粉碎的因素有哪些·影响破粉碎的因素有两方面：一方面与原料本身的结构特性——强度、硬度、组织均匀性、解理、可塑性等有关；另一方面与所用设备的特性、矿石原料的块度和破粉碎产物的粒度要求有密切关系;通常破碎比值物料粉碎前的平均直径与粉碎后的物料平均直径之比越大,机械的生产能力越低;128．破粉碎流程有几类各有什么特点破粉碎流程通常有两类,即开流式和闭流式;开流式的优点是流程简单,原料只通过粉碎机一次;缺点是动力消耗大、生产效率低,且产生细粉过多,不利于提高制品的质量;闭流式虽没有以上缺点,但流程复杂,需要较多的附属设备;其优点是粉碎效率较高,易于达到颗料度的要求;通常原料的破碎采用开流式,而粉碎采用闭流式循环粉碎;目前,各地耐火厂普遍采用的是单机闭流式或多机闭流式;前者适用于产品种类多的中、小型工厂,后者适用于大批量、稳定的产品生产;129．选择破粉碎设备的依据是什么原料的破粉碎设备种类很多,选用该设备时一般应依据以下几点来选择;1生产率的大小,；即生产量的要求和设备的生产能力；2机械的能量消耗；3被破碎物料的物理性能,即物料的硬度、强度和块度大小；4物料被粉碎后的要求,即颗粒度及颗粒形状；5防尘条件;如颚式破碎机适于破碎硬质原料粘土熟料、硅石或镁石等；而锤式破碎机和笼磨机只适于半硬质物料如可塑性差的结合粘土及软质物料;130．破碎设备有几种其工作原理是什么各有什么特点按其结构特征或工作原理的不同,破碎设备可分为以下几类：1颚式破碎机其工作原理是靠活动颚板对固定颚板作周期性的往复运动,对物料产生挤压、劈裂、折断作用而破碎的;该设备构造较简单,坚固耐用,生产能力大,操作维修方便,处理的物料块度范围较大；但动力消耗大;是耐火厂常用的粗碎设备; ；2圆锥破碎机其破碎部件是由两个不同心的圆锥体,即不动的外圆锥和可动的内圆锥组成,内圆锥以一定的偏心半径绕外圆锥中心线作偏心运动;物料在两个锥体之间受到挤压和折断作用而被破碎;该设备生产率大,电能消耗少,物料粒度较均匀;3辊式破碎机物料在两个互相平行的圆柱形且相向转动的辊子之间受到挤压光辊或受挤压和劈碎齿辊作用而破碎;当两个辊子的转数不同时,还有磨碎作用;其优点是粉碎产物中细粉含量极少,主要是棱角状的颗粒料,对于提高制品密度和质量有利;缺点是产量低,粉碎比小,;滚筒易磨损、噪音大;4反击式破碎机由高速回转的打击板和固定不动的反击板组成;当物料受到打击板打击后,高速飞向反击板,再次受到撞击,物料在两板之间反复受到冲击作用而破碎;其优点是结构简单,破碎比大一般为30—40,最大可达150以上,产品粒度均匀,适应性强,可破碎脆性及中硬以下物料;缺点是打击板和反击板极易磨损,运转时噪音较大;适用于破碎中等可碎性物料,如硅石、烧结白云石、粘土熟料、烧结镁砂和石灰石等;13L磨碎设备有哪些各有什么特点磨碎设备有球磨机、管磨机、悬辊式粉磨机和振动磨机等;1球磨机其磨碎部件由简体内衬板和破碎介质研磨体组成;当简体转动时,筒内的破碎介质在摩擦力和离心力的作用下随着简体回转,破碎介质在被提升到√定高度后自由地下落,物料受冲击和研磨作用而被粉碎;球磨机的种类很多,按研磨体不同可分为球磨机以钢球或钢球与钢段为研磨体、棒磨机以钢棒为研磨体、砾磨机以砾石、卵石及瓷球等为研磨体;按简体形状不同可分为短头形球磨机简体长度小于简体直径的2倍、圆锥形球磨机简体长度等于0．25—1．0简体直径、管磨机简体长度为3—7倍简体直径;按排料方式不同可分为溢流型球磨机、格子型球磨机和周边卸料球磨机;按工艺和操作又可分为干法粉磨和湿法粉磨；间歇粉磨和连续粉磨; 球磨机的给料粒度一般不得大于65mm,最适宜的给料粒度是6mm以下,产品粒度在1．5—0．075mm之间;2管磨机由于管磨机的简体较长,被粉磨的物料在简体内停留的时间较长,因而可获得极细的粉料,产品粒度可达0．07mm以下;3悬辊式粉磨机适宜细磨各种中等硬度、水分在6％以下的物料;当生产产品的品种较多而数量较少的情况下,宜采用此设备,因换料时清理工作较简便;可获得产品粒度为o．044mm的干物料;4振动式球磨机振动磨机是一种超细磨球磨机,可用于干磨、也可用于湿磨,其工作效果都较好;主要用来粉磨纯氧化物制品所需的超细粉料;它的主要优点是适应性强,可粉磨各种软的及硬的物料,而且可获得极细产品；研磨体装载量多,通常占磨筒容积的o一85％；消耗的电能较少；磨机结构简单紧凑,占地面积小；各零部件较小,便于更换检修;5气流磨是一种利用超声速气流使物料发生对撞而达到粉碎目的的新型设备;用它可以获得足够细度<5弘m的微粉;它由具有高强度耐磨内衬的喷嘴和气室、空压机系统,旋风收集器、除尘器等组成;该设备造价高,使用条件苛刻,进料粒度要求严,故只在生产高档耐火材料制品时及在科研部门使用;132．影响球磨机产量有哪些因素影响球磨机产量的因素很多,主要有以下几方面：1球磨机的型式,它的直径和长度、仓数及各仓的长度比值、衬板及隔仓板形状、简体转速;2粉磨物料的种类、性质、加料粒度及要求产品细度;3研磨体的种类、装载量、尺寸大小的级配等;另外,还有磨机的操作方法干法或湿法,加料的均匀程度,研磨体与物料重量的比例等;133．影响细磨分散度的因素有哪些影响细磨分散度的主要因素有：1加球量：加球量要合适,并定期加入钢球和钢棒,装球量通常为筒磨机容积的40—50％, 多仓磨机一般为磨仓总容积的25—33％;2物料的粒度和数量：加入物料的粒度和数量要合适,加入物料粒度越粗,磨机细磨能力越小；物料加入量增大,会使粉碎的分散度降低;3物料的水分：物料的水分要严格控制,水分稍有增加,就会明显地影响细磨效率,因为管磨机在运转过程中,简体内的球及棒和料发热,水分受热变为水蒸气,水气与细粉粘结,粘附在筒内壁及球的表面,这样显著降低细磨作用;134．什么是筛分筛分设备有哪些将粉碎物料通过单层或多层筛子按其尺寸大小不同分成若干粒度级别的过程,称为筛分;·耐火材料厂采用的筛分设备有振动筛、回转筛、固定筛和圆盘筛等;振动筛构造简单,生产能力大,筛分效率高,且应用广泛;回转筛常用于烧结白云石砂和冶金石灰的筛分,固定筛用来分离块料,圆盘筛专供筛分泥料用;135．单层筛分和多层筛分各有什么特点单层筛分的工艺流程简单,附属设备少,但粉料在贮料仓内偏析现象严重,致使坯料粒度波动很大;双层筛分是将不同粉料粒级分开,分别贮存,按粒级要求组成进行配合,使坯料的粒度组成稳定,有利于提高和稳定制品的质量;但多层筛分工艺流程复杂;如果粒级配合要求严格,特别是采用多粒级配比,中颗粒特别少,则采用多层筛分较为合适;136．筛网孔径如何选择筛网孔径选择主要根据临界粒度要求而定;一般要比临界粒度稍大些,同时也要考虑到筛子的倾斜度;生产实践表明,当筛子的倾斜角度在15;时,网孔直径应比临界粒度约增大lo％左右；倾斜角为20~时则增大15％左右；倾斜角为25;时,应增大25％左右;通常振动筛的倾斜度一般为15;一20;,最大不超过25;;固定斜筛的倾斜度大于物料自然安息角的5;一10~为宜,倾斜角过大, 使筛分率低,电流量增大,会降低粉碎设备的粉碎能力;139.颗粒偏析颗粒偏析就是粉料中的大小颗粒自然分开堆集的现象;因为颗粒料不是单一粒级,当物料卸入料仓时,粗细颗粒就开始分层,料堆的细粉集中在卸料口的中央部位,粗粒则滚到周边;当料从料仓中卸出时,中间料从卸料口流出,四周料随料层下降,分层流向中间,然后从卸料口流出,因而造成了偏析现象;138．解决颗粒偏析问题有哪些措施解决颗粒偏析问题一般采用如下措施：1多级筛分,使同一料仓内的粉碎粒级差值小些；2经常保持料仓内粉料在2／3容积以上；3增加注料口,以减少加料时料仓内的分层现象或减少料仓截面；4近年来,国外有采用小容积的壁呈曲线状的料仓,减少料仓下部各截面的等截面积差,以减少偏析和料仓内的棚料现象;第二节泥料制备139．什么是粒度什么是粒级什么是网目粒度是指原料颗粒的尺寸,一般以颗粒的最大长度来表示;粒级是指物料不同粒度的组成情况,常以若干个级别所占的百分数来表示;例如某种物料中2—0．5mm的占10％,即这一级别范围的物料最大粒度为2mm,最小粒度为o．5mm,这一粒级物料的含量占整个物料的10％;网目是表示标准筛的筛孔尺寸,即1in2．54cm长度中的筛孔数目,简称为目;如200目的筛子,就是指在2．54cm长度的筛网中有200个筛孔,每个筛孔尺寸为0．74mm;140．什么叫临界颗粒如何选择配料时采用的最大尺寸的颗粒叫临界颗粒;临界颗粒的选择主要依据工艺装备及制品使用时的性能要求;一般情况下,抗热震稳定性好的制品,其临界颗粒大些；要求致密、抗渣性好的制品,则采用小尺寸的临界颗粒比较适宜;141．什么是配料配料方法有几种配料就是将不同材质和不同粒度的物料按一定比例进行配合的死角较真cc型的小,适宜贮存较湿易粘的物料;凸、d型为截头棱锥与截头圆锥形贮料槽,这两种类型的料槽没有死角,下料流畅,但装料量相应减少;144．什么是混练混练设备有哪几种各有什么特点将各种不同组分和粒度的物料同适量的结合剂混合并在挤压作用下达到分布均匀和充分湿润的泥料制备过程叫混练;混练设备分连续作业和间歇作业两种;常用的有双轴搅拌机、混砂机和湿碾机；近年来有逆流式混合机、行星型混合机、双锥型混合机等;双轴搅拌机为连续操作的混练设备,因为是依靠桨叶翻动物料,只起搅拌物料作用,故混合均匀性较差,料较松散;为提高其混练质量,可延长混练时间或安装部分反流倾斜的桨叶；用两台或三台串联成混练机组;混砂机和湿碾机为间歇操作设备; 湿碾机对物料具有碾压兼混拌作用,可获得均匀、密实和具有一定可塑性的泥料;145．影响物料混合均匀程度的因素有哪些影响物料混合均匀程度的因素有以下几方面：1粉料颗粒形状粉料颗粒形状不同,混合的时间和效果都不一样,如近似球形颗粒的内摩擦力小,在混合过程中的相对运动速度大,故容易混合均匀；而棱角状颗粒料的内摩擦力大,不易混合均匀,与前者相比,混合时间就相对要长些;2混合设备的构造特性对物料混合质量的影响用湿碾机混合的泥料,均匀致密,塑性较好,而用双轴搅拌机混合的泥料质量就差些;3混合时间的长短一般情况,混合时间长,混合料就越均匀;混练初期,均匀性增加很快,当混练到一定时间后,再延长时间对均匀性的影响就不明显了;一般对加入物种类多或分散性差的泥料,混练时间要长些;例如粘土砖料用湿碾机混练,时间为4一lOmin；硅砖料15min左右；镁砖料则需20—25min;混练时间也不宜太长,否则会出现以下情况：1粒度组成被再破碎而改变；2泥料发热而影响水分含量,或由于泥料太热,以至成型时会增大加压时的弹性后效而出现层裂;4加料顺序加料顺序对物料混合均匀性影响很大,若粗—细粉同时加入,易出现细粉集中成小泥团及出现“白料”;普遍采用的加料顺序为：1粗颗粒料一水和纸浆废液一细粉;2部分颗粒料一水和纸浆废液一细粉一剩余颗粒料;另外,合理地选择结合剂并适当控制其加入量等,泥料混练的均匀性;146．如何评定泥料的混合质量也有利于评定泥料混合质量是否合格通常要检查泥料的颗粒组成和水分;质量好的泥料,其细粉均匀包围在颗粒周围,形成一层薄膜,泥料密实；水分分布均匀,不仅存在于颗粒表面,而且渗入颗粒料的孔隙中;如果泥料混合不好,用手摸时有松散感,这种泥料成型性能不好;；147．什么是困料困料的作用是什么困料就是把初混好的泥料在一定的湿度和温度条件下贮放一定时间的过程;困料时间的长短视泥料性质而定;困料的作用随泥料性质不同而异;如粘土砖泥料是使结合粘土充分分散和散布均匀些,充分发挥结合粘土的可塑性能和结合性能,改善成型性能;而镁质砖泥料中CaO含量高时,困料的作用是使CaO充分消化,以避免在干燥和烧成初期由于CaO的水化而引起坯体开裂;又如磷酸结合的耐火混凝土泥料,初混合时进行困料,可使料中的铁质与磷酸充分反应,逸出气体,然后再进行第二次混练;随着生产技术水平的发展和提高,除个别品种外,大部分耐火制品已省去了困料工序;第三节不同材质原料的加工148．粘土熟料拣选的方法有几种根据粘土熟料的质量情况,熟料拣选有两种方法：1筛选将熟料用孔径为5—12mm的筛子进行筛选,筛上料用于制备熟料颗粒,筛下料用作细磨粉料;2剔选从块状熟料中拣选出不合格料块和杂质如欠烧料、熔瘤、铁皮、山皮、矸石、焦粒和石灰石等;149．对粘土熟料的质量有哪些要求熟料在泥料和制品中的作用是什么对粘土熟料的质量要求是：充分烧结、理化性能稳定、气孔率低、含铁量少;其质量指标用吸水率表示,要求在5％以下;熟料在泥料中和制品中起的作用有以下几方面：1由于熟料遇水不分散,使制品内具有粒状结构,从而保证制品具有良好的耐火性和热稳定性;2熟料不发生干燥和烧成收缩,或者只有很小的烧成收缩;因此,熟料能保证制品的尺寸、形状准确,以及避免砖坯在干燥和烧成过程中因收缩作用而发生开裂和变形;3硬质粘土熟料具有较泥料中结合粘土更高的Ai20：含量和耐火性,因此在泥料中增加这类熟料的含量,将有利于提高制品的一系列性能;150．泥料中配人结合粘土软质粘土的作用和要求是什么结合粘土在泥料中起着粘结非可塑性材料,使成型后的砖坯具有足够的强度,以及使砖坯在较低温度下烧成为致密砖块的作甲;因此要求结合粘土应是高耐火性、强可塑性和低烧结性的粘土;结合粘土的质量在很大程度上决定着制品的性质;为此；结合粘土的A1203含量一般要求煅烧后不低于30％,烧成温度最好小超过1200—1250~C,结合粘土干粉的颗粒上限一般不超过o．2一o．5mm,制备粘土泥浆时可用2mm或更大些的粗颗粒;151．粘土泥料的配料有何要求泥料的配料包括粘土熟料、结合粘土和外加物之间的重量配首和颗粒配合;1颗粒配比颗粒配比要按照堆积理论原则,既要考虑到紧密堆积,又要考虑到易于成型和烧结；既要考虑到制品的性质、第四章耐火材料成型188．什么是成型为什么要进行成型借助于外力和模型,将适合于某种成型操作的泥料或混合料加工成具有一定形状、尺寸和强度的坯体或制品的过程即为成型;然而,最新开发的自流浇注料的施工基本上是不需要外力的;成型首先是为了满足制品的使用要求,耐火材料砌筑时要求制品具有一定的形状、精确的尺寸和足够的强度;其次,成型也是提高制品理化性能的有效手段,通过成型可以改善制品的组织结构;此外,成型也是耐火材料生产后序工艺的需要,如搬运、干燥、烧成,尤其对烧成时的码砖方式有很大影响;本章的“成型”主要针对定形制品,不定形耐火材料施工时的成型见本书有关章节;189．常用的成型方法有哪些如何选择合适的成型方法耐火材料的成型方法很多,常用的成型方法有机压成型、振动成型、挤压成型、捣打成型、等静压成型、熔铸成型、注浆成型等;目前耐火材料生产中使用最多的成型方法为机压成型法,该法使用压砖机和钢模具将泥料压制成坯体;因一般采用含水量约为5％的半干泥料,故也称为半干法成型;机压成型具有坯体结构致密,强度高,干燥和烧成收缩小,尺寸易控制等特点;机压成型按加压方式又可分为单面加压和双面加压两种,后者可减少坯体的层密度现象;选择何种成型方法主要根据泥料性质、坯体的形状、尺寸及其他工艺要求;当然,成型方法的选择还受到生产厂设备条件的限制,。
耐火材料工艺学第四章硅质耐火材料
CaO-FeO-SiO2 系
∵CaO-SiO2 、 FeO-SiO2 都 有二液区，由两个含二 液区的二元系统构成的 三元系统，仍然保持着 二液区。
∴ CaO- FeO可作为矿化剂； 硅砖可以同时吸收不同 比例的CaO和FeO。
Al2O3-SiO2系
∵加入6% Al2O3，液化 温度由1723℃ 降到 3Al2O3·2SiO2-SiO2共晶 点1595℃ ，并且无二 液区。
二、特点
①对酸性炉渣抵抗力强，但受碱性渣强烈侵 蚀，对CaO、FeO、Fe 2O3等氧化物有良好 的抵抗性；
②荷重变形温度高，波动在1640~1680℃间， 接近鳞石英，方石英的熔点(1670℃、 1713℃)；
③热震稳定性低，其次是耐火度不高，这限 制了广泛应用。
应用于： —焦炉、热风炉、玻璃熔窑、隧道窑的拱顶、 各种窑炉的架子砖等。
为什么在硅砖的生产过程中，β-石英 转化成鳞石英的量越多越好？
然界中，各种硅石所含的石英一般均为 β-石英， 至于鳞石英、方石英则很少。 ①方石英的熔点1723℃、鳞石英是1670℃、而石
英是1600℃，但石英具有较高的体积稳定性； ②硅砖中鳞石英具有特殊的结构，矛头状双晶相互
交错的网络状结构，形成结晶网络，能获得坚强 的骨架；因而使砖具有较高的荷重软化点及机械 强度；
3、矿化剂的选择原则
①与SiO2作用,并在不太高的温度下形成液相, 且对制品的耐火度降低不大;
②能够形成足够的液相,液相应具有低的黏度及 大的润湿石英的能力,且数量随温度的改变不 大;
③在制砖过程中,矿化剂分布应均匀,不具水溶性; ④经济、溶液制备容易、便于生产控制。
即:
* 有二液区； ** 形成液相温度＜ 1470℃（鳞石英的最高稳定温度）
耐火材料工艺学-绪论
（元/吨） （万吨） （万日元/吨）
1980年
480
370
270
10
2000年
350
650
133
15
下降27% 上涨75.7% 下降51% 上涨50%
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我国耐火材料的发展状况 国内耐火企业的发展历程
在我国，解放前耐火材料的年产量仅为7.4万吨， 产品单一，只能生产粘土砖和硅砖，生产简陋，多 为手工作坊式。
特异型：（尺寸比） Max:Min<8:1；或不多于4
个凹角；或有一个30～50°的锐角。
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5、按成型与否分
定性耐火材料，具有一定的形状。
不定性耐火材料，也称散状耐火材料，在现场按 照具体要求施工成一定形状的耐火材料。
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6、按烧制方法分
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（6）特种耐火材料 特种耐火材料又可分为如下品种： 碳质制品：包括碳砖和石墨制品； 纯氧化物制品：包括氧化铝制品、氧化锆制 品、氧化钙制品等； 非氧化物制品：包括碳化硅、碳化硼、氮化 硅、氮化硼、硼化锆、硼化 钛、塞伦(Sialon）、阿伦(Alon) 制品等。
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五、耐火材料的历史与发展
郭沫若曾说过“自从旧石器时代以来陶瓷出 现5000年历史，中国文明史即为陶瓷发展史”。 陶瓷的烧制离不开耐火材料，如装瓷器用的匣 钵和砌筑窑体材料。
耐火材料自从19世纪开始随着钢铁工业、 有色金属工业、水泥与石灰工业、玻璃工业及 化工工业的发展而发展。
耐火材料工艺学
概念1 耐火材料：耐火度不低于1580度的无机非金属材料2 耐火度：材料在高温作用下达到特定软化程度的温度，表征材料抵抗高温作用的性能3 热震稳定性：耐火制品抵抗温度急剧变化而不被破坏的能力4 高温体积稳定性：耐火材料在高温下长期使用时，其外形体积保持稳定不发生变化（收缩或膨胀）的性能5 抗渣性：耐火材料在高温下抵抗熔渣及其他熔融液侵蚀而不被损毁的性能6 荷重软化温度：耐火材料在一定重力负荷和热负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的温度7 耐真空性：耐火材料在真空和高温下使用时的耐久性8 主成分：占绝大多数的对材料的高温性质起决定性作用的成分9 杂质成分：含量较少但对高温性质带来危害的成分10 主晶相：又主要成分构成的高熔点结晶相对耐火材料的性质其决定作用11 次晶相：高温下与主晶相和液相并存的数量较少对耐火材料的性质影响亦较大的第二种荣带你较高的晶相12 基质：除了主次晶相以外的晶相或玻璃相，骨料大晶体间隙中的存在填充的物质13 体积密度：单位表观体积的耐火材料所占有的质量14 气孔率：耐火材料中气孔体积与总体积之比15 化学组成：化学成分构成的，一般指氧化物，碳化物，氨化物，硼化物，硅化物元素16 矿物组成：化学成分在材料中的存在状态17 二次莫来石化：高铝矾土中所含的高岭石分解并转化为莫来石后析出的二氧化硅与水铝石分解后的刚玉相作用形成莫来石的过程18 不定形耐火材料：由合理级配的粒状和分装材料与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接供使用的耐火材料19 弹性后效：在压制过程中外力取消后引起坯体膨胀作用20 层密度：在压制过程中沿加压方向密度分布不相同，靠近加压方向密度较大远离加压方向密度较小，即随着离受压面距离的增加气孔率增大，密度下降，这种现象叫层密度21 层裂：由于弹性后效和层密度共同引起的砖内部产生的层状裂纹（垂直方向扭曲）22 临界颗粒：粉料中的最大颗粒，一般块状砖3mm，不烧砖5--6mm,不定型的（散装料）8--10mm，最大35mm23 拱效应：料仓口上的粉料相互挤压形成拱结构，细粉本身相互吸附，压力24 硅质耐火材料：以二氧化硅为主要成分的耐火制品，包括硅砖，特种硅砖，石英玻璃及其制品25 硅酸铝制耐火材料：是以三氧化二铝和二氧化硅为基本化学组成的耐火材料26 碱性耐火材料：以氧化镁，氧化钙或氧化镁和氧化钙为主要成分的耐火材料27 高温抗折强度：材料在高温下单位截面积所能承受的极限弯曲应力28 高温蠕变：耐火材料在高温下受外力作用长生的变形随时间而增加的现象29 颗粒偏析：在物料流动时由于粒径密度，形状等差异，造成大颗粒和小颗粒相对集中的现象30 常温耐压强度：材料在常温下单位截面积所能承受的最大压力31 弹性模量：材料在其弹性范围内在外力的作用下产生变形，当荷载除去后材料仍恢复原来的形状和尺寸，此时应力和应变的比值称弹性模量32配料：将各种不同品种组分和性质的原料以及将各级粒度的颗粒按一定比例配合的工艺33 混炼：使两种以上不均匀物料的成分和颗粒均匀化，促进颗粒接触和塑化操作过程34 真密度：单位实体（即不包括气孔体积）的质量。
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1、解释概念：气孔率和体积密度，化学组成和矿物组成，主成分和杂质，主晶相和基质。
气孔率:耐火材料中气孔体积与总体积之比称为气孔率。
即是材料中含有气孔的多少。
单位表观体积占有的质量称为体积密度
矿物组成：化学成分在材料中存在的结合状态
主成分是指在耐火材料中对材料的性质起决定作用并构成耐火基体（含量高）的成分。
那些能与主成分相互作用，使其耐火性能降低的氧化物或化合物，通常称为熔剂的杂质。
主晶相是指构成耐火制品结构的主体而且熔点较高的结晶相。
填充于主晶相（次晶相）之间的不同成分的细微结晶矿物和玻璃相统称为基质。
2、耐火材料的热膨胀系数和高温体积稳定性有什么关系？各自影响因素有哪些？
3、耐火材料的导热系数和导温系数有什么关系？各自影响因素有哪些？
4、什么是耐火度？与纯物质熔点有何区别？
耐火材料在无荷重条件下，抵抗高温作用而不熔化的性质称为耐火度
耐火度与纯物质的熔点有严格的区别：
熔点是纯物质固液平衡共存的温度，是一个固定的温度。
耐火材料一般是由多种矿物组成的多相固体混合物，没有固定的熔点。
其熔融是在一定温度范围内进行的，即只有固定的开始出现液相的温度，和固定的完全熔融的温度，在这个温度范围内，液相与固相同时存在。
一般材料的耐火度都低于相应纯物质的熔点。
5、何谓常温耐压强度？耐火材料一般不因为常温耐压强度不够而破坏，为什么还要测其常温耐压强度？
耐火材料的耐压强度包括常温耐压强度和高温耐压强度，分别是指常温和高温条件下，耐火材料单位面积上所能承受的最大压力
常温耐压强度的意义:
1、可以间接反映工艺制度的合理性。
耐压强度表明制品的成型坯料加工质量、成型坯体结构的均一性及砖体烧结情况良好。
因此，常温耐压强度也是检验现行工艺状况和制品均一性的可靠指标。
2、可以间接的反映出其他性质的优劣，如耐磨性，不烧制品的结合强度等。
3、测定方便是判断耐火材料质量的常规检验指标。
6、何谓耐火材料的弹性模量，有哪些影响因素，有何使用意义？
材料在其弹性范围内，在外力σ（应力）的作用下，产生变形ε（应变），当荷载去除后，材料仍恢复原来的形状和尺寸，此时应力和应变的比值称为弹性模量
影响因素分析
1、化学矿物组成，晶体的化学键类型、缺陷
2、组织结构与各相间的结合强度
3、温度的影响
多晶材料，随温度升高而下降
含有玻璃相的材料，一定温度范围内，随温度升高而增大，但温度超过一定范围后，由于基质软化而转为下降，即有一最大值，据此可以判断材料基质开始软化和液相形成的温度范围。
有晶型转化的材料，E有突变。
意义:
1、测定弹性模量可以判断材料中是否存在缺陷和缺陷的多少，从而可以评定工艺工程（成型和烧成）的优劣；
2、还可以判定基质软化和液相形成的温度范围。
3、可以确定晶体是否有晶型转化和内部结构变化。
4、可以判断其他性质，如与热震稳定性成反比，与强度，耐磨性等大致成正比。
7、何谓荷重软化温度？影响因素有哪些？
是表示耐火材料对高温和荷重双重作用的抵抗能力。
耐火制品的荷重软化温度取决于制品的化学-矿物组成、组织结构、显微结构、液相的性质、结晶相与液相的比例及相互作用等。
8、何谓热震稳定性？从影响因素分析提高耐火材料热震稳定性的工艺措施有哪些？
耐火材料抵抗温度的急剧变化而不破坏的能力，称为热震稳定性。
影响热震稳定性的因素：
1、S断裂强度：
对刚性材料，S越大越好，多孔材料，S越小越好。
工艺上:降低S，适当的增加气孔，调整颗粒级配。
2、E弹性模量：
对刚性材料，E越小越好，多孔材料，E不宜过小。
3、α膨胀系数：
α－大，抗热震性差
α－小，抗热震性好
α－异常，如相变（晶型转化）导致热震稳定性变差。
4、λ导热系数
一般导热系数大，热震稳定性好，但如BeO导热系数特别小，抗热冲击性会很好。
5、结构影响：微观结构中晶粒大小影响，宏观结构中气孔和微裂纹的影响。
9、什么是抗热震断裂性和抗热震损伤性？两者的判据是什么？
材料发生瞬时断裂－热冲击断裂－热冲击断裂抵抗性。
在热冲击循环作用下，先开裂、剥落，然后碎裂和变质，最终损坏－热冲击损伤－热冲击损伤抵抗性。
10、何谓抗渣性？从影响因素分析提高耐火材料抗渣性的工艺措施有哪些？
耐火材料在高温下抵抗熔渣侵蚀不易损毁的性能称为抗渣性。
影响耐火材料抗渣性的因素：
1.耐火材料与熔渣的组成和性质：（内因）
2.耐火材料的结构特征：
宏观气孔率大小，提高致密性；
显微结构的陶瓷结合抗渣差，而直接结合抗渣好。
提高纯度、改善基质；低熔点相转为高熔点相（玻璃相转为结晶相）
3.熔渣粘度和润湿性：
加石墨（浸渍焦油）、ZrO2润湿角θ>90°提高抗渣性。
4.温度影响：温度高，扩散、溶解速度加快，粘度降低，侵蚀加剧。
5.气氛影响：还原、Fe2+、抗渣差；而氧化、Fe3+、抗渣好。
真空气氛会加速熔渣向耐火材料中的渗入，使抗渣性降低。